全 文 ：第 26 卷 第 11 期 干 旱 区 资 源 与 环 境 Vol． 26 No． 11
2012 年 11 月 Journal of Arid Land Resources and Environment Nov． 2012
文章编号:1003 － 7578(2012)11 － 184 － 04
科尔沁沙地外来入侵植物光梗蒺藜草的种子库分布格局
*
徐军1，李青丰1，王树彦2
(1．内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特 010019;2．内蒙古农业大学农学院，呼和浩特 010019)
提 要:在通辽市科尔沁区的固定沙地，半流动沙地采用相邻样方法观测光梗蒺藜草已萌发种子和未萌
发种子在不同埋深中的分布，发现在固定沙地中，光梗蒺藜草种子分布在埋深较浅处(0 ～ 3cm) ，集中分布在 0
～ 1cm;在半流动沙地中，光梗蒺藜草种子分布较为分散，在 1 ～ 15cm 埋深处均有分布，在埋深 0 ～ 5cm 处种子
数量较多。固定和半流动沙地中光梗蒺藜草种子随着埋深增加出苗率也随之增加，可达到 100%。负二项式
法和方差 /均值比率(分布系数)法一致的验证了光梗蒺藜草苗和土壤种子库的种子种群分布格局为集群分
布。光梗蒺藜草自然散布距离很短，是造成其种群集聚分布格局的原因。
关键词:外来植物入侵;光梗蒺藜草;分布格局;科尔沁沙地
中图分类号:Q948 文献标识码:A
植物空间分布格局是植物群落空间结构的基本要素组成，对于生态学、群落学中确定群落特征、群落
间相互关系以及群落与环境之间的关系具有非常重要的作用［1 － 5］。通过对群落中主要种群分布格局的测
定和分析，可以揭示种群个体的空间结构特征，数量特征及其与环境的关系。
在入侵中国的外来有害生物中，外来植物或杂草的入侵尤为人们所重视［6］，原产北美洲及热带沿海
地区的沙质土壤上的光梗蒺藜草(Cenchrus incertus)［7］，由于其繁殖能力强，近年来在我国东北的科尔沁沙
地大面积出现，而且极易形成单优势种群落，其果实成熟后的刺苞非常坚硬，对人畜等具有较强的损伤，对
当地的农牧业生产等造成较大危害，引起多方关注［8 － 15］。现阶段国内对光梗蒺藜草的形态学特性研究的
较多［8 － 15］，但对其种群分布格局的研究未见报道。通过观测光梗蒺藜草的种群分布格局，可以掌握其种
群分布特征，为有效地控制其扩散和危害，提供可行的防控策略。
1 材料及方法
1． 1 试验地点概况
科尔沁区属温带冷草原夏雨气候区，四季分明。地处松辽平原西端，科尔沁草原腹地，属蒙古高原递
降到低山丘陵和倾斜冲积平原地带，海拔高度 170 ～ 200m，地理位置在东经 122°15，北纬 44°40，是城乡
结合型市辖区。年平均气温 6． 1℃，日照时数 3113h。降水分配不均，多年平均降水量为 382． 1mm(1950 ～
2000 年)，最大年(1956 年)降水量为 592． 2mm，水量多集中在夏季，6 ～ 8 月降水量占年降水量的 69%，
春、秋降水占全年降水量的 13% ～ 16%。该地区年平均风速为 3． 7m /s，无霜期 146d(初霜期在 10 月上
旬)。以生长于通辽市科尔沁区丰田镇四合屯牧场地区的光梗蒺藜草为材料，于 2007 年 7 ～ 9 月进行种群
分布格局的调查。
1． 2 试验方法
2007 年 7 月 11 日 ～ 12 日在通辽市科尔沁区丰田镇四合屯牧场地区的固定沙地，半流动沙地通过相
邻样方法观测光梗蒺藜草已萌发种子和未萌发种子分布格局。其方法为:采用不锈钢板做成规格长、宽、
* 收稿日期:2011 － 11 － 1;修回日期:2011 － 11 － 5
基金项目:国家水专项 －灌区退水污染湿地生态修复与沟渠回灌关键技术研究与示范(2009ZX07212 － 003)资助。
作者简介:徐军(1970 －) ，男，内蒙古杭锦后旗人，讲师，博士，主要从事城乡绿化与植被恢复等方面的科研工作。
Email:xujunnmg2004@ 163． com
通讯作者:李青丰，教授，博士研究生导师。Email:llff202@ 126． com
DOI:10.13448/j.cnki.jalre.2012.11.029
高分别为 20cm、20cm、15cm的取样器，沿拉直的百米测绳每隔 5 米将取样器压入沙层中直到与沙面齐平，
记录地上部分的植株数目，用面积略小于 20cm × 20cm 的顶板将取样器中的沙层按照 0cm、0 ～ 1cm、1 ～
2cm、2 ～ 3cm、3 ～ 4cm、4 ～ 5cm、5 ～ 6cm、6 ～ 7cm、7 ～ 8cm、8 ～ 9cm、9 ～ 10cm 和 10 ～ 15cm 逐层统计光梗蒺
藜草种子数(分出苗与未出苗的)及已出苗种子的株高、生育期和种子埋深等。
1． 3 检验种群分布格局的方法
运用负二项式和方差 /均值比率(分布系数)法，引入试验测得数据得出二项式指数 k 和分布系数
(Cx)准确值［1 － 5，16，17］。根据二项式指数和分布系数准确值和其性质判断光梗蒺藜草种群分布格局。
图 1 固定沙地光梗蒺藜草
不同埋深种子数的分布
Fig． 1 Numbers of C． incertus＇s seeds buried
in different deep on fixed sandy dune
2 结果与分析
2． 1 光梗蒺藜草土壤种子库分布格局
固定沙地，半流动沙地各层光梗蒺藜草已萌发出苗的种子数
和未萌发的分布情况(图 1 和图 2)。
从图 1 可知，固定沙地中光梗蒺藜草的种子集中在较浅的土
层中，即 0 ～ 3cm(含 0 层)。其中主要分布在埋深为 0 ～ 1cm处，该
层仅出苗的种子数占出苗数和种子总数(含已出苗的)的比例分别
是:76． 71%和 46． 67%。从图 1 中可以看出在埋深为 2 ～ 3cm时是
光梗蒺藜草出苗率最高的埋深，出苗率为 100%。
图 2 展示出半流动沙地中光梗蒺藜草种子(含已出苗的)的分
布情况较为分散，即在试验所取深度内各层均有分布。但集中分
布在埋深 0 ～ 5cm处，占种子总数(含已出苗的)的 70． 91%;其中，
在 2 ～ 3cm 层的种子数(含已出苗的)占种子总数的比例为 21．
82%。另外，随着种子埋深的增加，光梗蒺藜草种子的出苗率在增
加，并且在埋深达到 8 ～ 15cm时，种子的出苗率达到 100%。
图 2 半流动沙地光梗蒺藜草不同埋深种子数的分布
Fig． 2 Numbers of C． incertus＇s seeds buried in different deep on semi － mobile sandy dune
在固定沙地由于地表有一层具有生物结皮的稳定的风成土层，使得光梗蒺藜草刺苞的埋深较浅;半流
动沙地由于沙面不稳定，在风的作用下将不易随风传播的光梗蒺藜草刺苞为流沙所覆盖，从图 1 和 2 中明
显地发现种子集中分布的峰值的埋深流动沙地的较固定沙地的深。说明光梗蒺藜草的刺苞在自然力作用
下易于掩埋，从而有利于其种子的萌发。另外，调查中已出苗的最大埋深可达 12cm，其出苗能力较强。
2． 2 相关性分析
通过 Excel2003 分别将固定和半流动沙地中的光梗蒺藜草出苗的植株的埋深、株高和生育期之间作
相关分析，发现不论在固定沙地还是半流动沙地中，株高与生育的相关系数均在 0． 01 水平显著，分别为:
0． 8763 和 0． 6274，而且这两个生境中的光梗蒺藜草株高差异不显著，平均值分别为:6． 06cm 和 5． 95cm。
·581·第 11 期 徐军等 科尔沁沙地外来入侵植物光梗蒺藜草的种子库分布格局
而埋深与生育和埋深与株高的相关系数不显著，说明埋深对种子萌发的早晚无关。一般情况下，随着沙层
的增厚，沙层含水量不断增加，可以有效保证种子萌发所需水分，从固定和半流动沙地中光梗蒺藜草出苗
率随埋深增加而逐渐达到 100%也应证了这一点。可见，分布在固定和半流动沙地的光梗蒺藜草同时出
苗。
2． 3 光梗蒺藜草的种群分布格局分析
2． 3． 1 负二项式法分析
将固定和半流动沙地中光梗蒺藜草已出苗的种子(即植株)和土壤种子库(包含出苗种子)的数据通
过负二项式法分析(表 1)，因 k值均大于 1，故在固定和半流动沙地中苗期的光梗蒺藜草以及土壤种子库
中的种子均为集群分布。
k是二项式指数，其生态学意义为:k ＞ 0，种群趋于集群分布，且当种群集群程度增加时，则 k 值减少;
从表 1 明显发现，不论是光梗蒺藜草苗还是种子 k值都是固定沙地的大于半流动沙地的，而且 k值均接近
1，光梗蒺藜草苗和种子的集群程度很高，而且固定沙地的集群程度小于半流动沙地的。
2． 3． 2 方差 /均值比率(分布系数)法
将半流动和固定沙地中光梗蒺藜草出苗的和土壤种子库(即包含出苗种子)的数据通过方差 /均值比
率(分布系数)法分析(表 1)。通过查 N －1 自由度和 99%置信度 t分布表，T值均远大于 t0． 01的值，且 Cx
值均大于 0，说明光梗蒺藜草苗和种子的种群分布格局集群分布。
与负二项式法的结果一样，光梗蒺藜草苗和种子的集群程度很高，而且固定沙地的集群程度小于半流
动沙地的。
表 1 光梗蒺藜草苗期和土壤种子库种子分布格局
Tab． 1 Distribution patterns of seeding and seed in soil for C． incertus
生境
已出苗 种子库
k Cx T k Cx T
半流动沙地 6． 2 × 10 －5 55092 169804 7． 4 × 10 －6 1109717 1794825
固定沙地 4． 6 × 10 －4 15659 33215 1． 1 × 10 －4 135448 287327
3 讨论
通过负二项式法和方差 /均值比率(分布系数)法分析光梗蒺藜草苗和种子的种群分布格局均为集群
分布，且光梗蒺藜草苗和种子在固定沙地的集群程度小于半流动沙地的，表现出一致的分析结果。而固定
沙地每平米的平均苗数和种子数(包含出苗种子)均大于半流动沙地的，固定沙地苗和种子平均值分别
为:182． 5 株和 379． 5 粒，而半流动沙地的分别为:85． 0 株和 206． 3 粒，而且差异极显著。其半流动沙地的
种群分布格局较固定沙地的集聚程度高，进一步推断出光梗蒺藜草种子的自然散布距离很小，就在植株附
近。
群落中的种群个体在水平空间上的分布格局，不仅与种群本身的特性有关，同时也受生境条件或种群
间效应的直接影响［4，16，17］。通过对群落中主要种群分布格局的测定，可以揭示群落空间结构的特征，有助
于了解这些种群的某些生物生态学特性及一定环境因子对种群行为或生存的作用。光梗蒺藜草呈集群分
布，与其生命力顽强，环境适应能力强，繁殖迅速的生长特性相关，显示出该外来植物较强的侵入性。而其
种子的集聚分布导致地上种群的集聚分布，由于携带刺苞的种子随风的移动性较差，进一步促使其种群密
度的增大，最终形成以光梗蒺藜草为单优势种的群落，这与其他研究结果一致［8 － 15］。另一方面，刺苞易于
借助放牧家畜、农事活动、车辆等转移到新的生境，而且易于掩埋增大了出苗和成苗的机率，由此表现出在
沙质生境的良好适应性。
4 结论
(1)在固定沙地中，光梗蒺藜草种子分布在埋深较浅处(0 ～ 3cm)，较优势的集中分布在 0 ～ 1cm;在半
流动沙地中，光梗蒺藜草种子分布较为分散，在 1 ～ 15cm 埋深中处均有分布，在埋深 0 ～ 5cm 处种子数量
较多。
(2)固定和半流动沙地中光梗蒺藜草种子随着埋深增加出苗率也随之增加，出苗率可以达到 100%。
(3)负二项式法和方差 /均值比率(分布系数)法一致的验证了光梗蒺藜草苗和土壤种子库的种子种
·681· 干 旱 区 资 源 与 环 境 第 26 卷
群分布格局为集群分布。
(4)光梗蒺藜草种子的自然散布距离很短，种子散布在植株附近，是造成其种群集聚分布格局的原
因。
参考文献
［1］徐文铎，邹春静． 中国沙地森林生态系统［M］． 北京:中国林业出版社，1998:73 － 86．
［2］马钦彦． 负二项式分布及种群格局检验分析［J］． 北京林业大学学报，2009，31(3) :1 － 5．
［3］郭水良，黄华． 外来杂草北美车前(Plantago virginica)种群分布格局的统计分析［J］． 植物研究 2003，23(4) :464 － 471．
［4］王伯荪，李鸣光，彭少麟． 植物种群学［M］． 广州:广东高等教育出版社，1995:92 － 105．
［5］李军，张秋良，高润宏，陆平． 额济纳绿洲胡杨种群结构与分布格局研究［J］． 干旱区资源与环境，2008，22(2) :187 － 190．
［6］王维升，侯国友，王宇飞，李翠芹． 外来有害杂草 －疏花蒺藜草［J］． 植物检疫，2006，20(3) :157 － 159．
［7］Chen Shouliang，Sylvia M． Phillips． Flora of China (vol． 22) ［M］． Beijing:Science Press，2006:552 － 553．
［8］高晓萍，杨旋． 疏花蒺藜在阜新的分布、危害及防控措施［J］． 植物检疫，2008，22(1) :64 － 65．
［9］邱月，庄武，曲波，董淑萍，高明和，兰希平． 少花蒺藜草辽宁省分布现状、存在问题及防控建议［J］． 农业环境与发展，2009(3) :56 － 57．
［10］杜广明，曹凤芹，刘文斌，郝凤国，刘宝泉． 辽宁省草场的少花蒺藜草及其危害［J］． 中国草地 1995(3) :71 － 73．
［11］辛秋菊，蒋凤艳，谢宝贵，杨利祥，吴国华． 内蒙古自治区林业有害生物调查分析［J］． 内蒙古林业科技，2007，33(1) :36 － 38．
［12］谢明玉，王世军，韩晓东． 内蒙古外来入侵植物的初步研究［J］． 内蒙古林业，2006(3) :28 － 29
［13］王波，姜正春． 双辽市草场的蒺藜草及其危害［J］． 草业科学，1995，16(6) :69 － 70．
［14］张锦玉，谢从福． 辽宁省北票市林业有害生物普查简述［J］． 北京农业，2010(21) :14 － 16．
［15］王巍，韩志松． 外来入侵生物 －少花蒺藜草在辽宁地区的危害与分布［J］． 草业科学，2005，22(7) :63 － 64．
［16］李博． 生态学［M］． 北京:高等教育出版社，2000:58 － 60．
［17］王伯荪，余世孝，彭少麟，等． 植物群落学实验手册［M］． 广州:广东高等教育出版社，1996:100 － 102．
Distribution pattern of seed band for alien invasive species of Cenchrus incertus
XU Jun1，LI Qingfeng1，WANG Shuyan2
(1． Ecology and Environment College，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，P． R． China;
2． Agronomy College，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，P． R． China)
Abstract:The investigation of distribution pattern of soil seed bank of Cenchrus incertus showed that the seeds of
Cenchrus incertus mainly distribute in the soil of 0 － 3 cm depth． Most seeds are gathered in the soil of 0 － 1 cm
depth in fixed sandy land． Seeds of C． incertus disperse in 1 － 15 cm depth in semi － mobile dune，and most
seeds exist in 0 － 5 cm． With the depth increase，the germination rate increases in fixed and semi － moble sandy
area． The negative binominal formula and the ratio of variance and mean (distribution coefficient)proved the dis-
tribution pattern of seed population is cluster distribution． The seed natural disperse distance resuts in the cen-
tralizing distribution pattern for the species．
Key words:alien invasive species;Cenchrus incertus;seed band
·781·第 11 期 徐军等 科尔沁沙地外来入侵植物光梗蒺藜草的种子库分布格局